Del autor de ¿qué es una empaquetadura? y ¿cómo es una empaquetadura? llega a sus pantallas “Historia breve de la empaquetadura”. Si pensabas que las segundas partes no eran buenas, espera a leer la tercera…y la cuarta…

Me ha parecido interesante hacer un poco de repaso histórico a la evolución de las empaquetaduras, y como es un tema amplio, me han salido dos partes.

Como ya habíamos hablado anteriormente, los tres parámetros con los que podemos jugar en una empaquetadura son su geometría y trenzado, las fibras, y el lubricante. Cada una de ellas ha ido evolucionando o adaptándose a los cambios en la industria, al avance de la técnica, y por supuesto a las necesidades, eso es lo que trataré de mostraros.

El primer cambio que sufrió la empaquetadura con el paso de los años fue su forma, que básicamente ha evolucionado con la técnica que ha permitido fabricar una empaquetadura cada vez más efectiva. Las primeras empaquetaduras, hasta la década de los 50, eran redondas, y se trenzaban igual que una cuerda; aun podemos encontrar cajeras de bombas muy antiguas con las paredes preparadas para compactar esta empaquetadura redonda; más tarde se comenzó a saber como trenzar una empaquetadura cuadrada, pero con los cantos aún bastante redondeados; finalmente, con la evolución de la fibras, se consiguieron hacer refuerzos y formas que formaban un cuadrado muy compacto, perfecto para rellenar toda la cajera.

Pese a ir de la mano en lo anteriormente comentado, la evolución de empaquetaduras está sobre todo ligada a las fibras, y también a la de sus lubricantes, y como tratamos en el artículo anterior, a la evolución de los trenzados. Por ejemplo, muchas personas cuando una empaquetadura se ha quedado sin lubricante, decimos que “ha muerto”.

Hasta la década de los 50…

Las fibras eran básicamente vegetales, algodón, lino, yute, y una de las mejores, el ramio (se encontraba en pantanos). Las ventajas básicas es que son materiales que tienen un bajo coste porque se encuentran en la naturaleza, se pueden enlazar fácilmente entre ellas, y tienen una buena resistencia a la descomposición. Su primer inconveniente es su baja resistencia química, de pH 5 a 9, y sólo se pueden usar para trabajar con temperaturas por debajo de 60-80ºC, tienen una baja resistencia a la tracción, y muy importante, no disipan el calor (recordar que una empaquetadura actúa por fricción, y eso genera calor).

Los lubricantes hasta estos años han sido las grasas animales, sobre todo la de cerdo, por aquello de que siempre ha habido muchos cerdos jejeje. La mejor de las grasas animales para empaquetaduras, era la de ballena ¡para que veáis hasta donde llega el aprovechamiento de algunos animales! Y ahí lo dejo…

En la década de los 50…

white_asbestos_28chrysotile29¡¡¡Llegó el amianto!!! El amianto es un mineral, que podemos encontrar en la naturaleza, y se posicionó rápidamente por encima de todas las empaquetaduras existentes porque es químicamente inerte, y aguanta líquidos con pH 0-14. Además trabajaba hasta los 550ºC y aguantaba grandes presiones por sus buenas propiedades mecánicas. El amianto estaba formado por unas fibras, que en función de su longitud tenían mayor o menor calidad (más largas, mejores). Existían varias calidades, como los que se usaron en materiales de construcción, e incluso en aislantes de estufas y tostadores, de color grisáceo, y el amianto azul, que se extraía de África, que tenía una mayor resistencia química. De hecho, la única incompatibilidad química que se conoce del amianto (o que yo conozca), es el ácido sulfúrico fumante, y no os recomiendo estar cerca. Pero aunque algunos lo recuerden como la 8ª maravilla, tenía varios inconvenientes, algunos técnicos, y uno mortal.
En primer lugar, era un material que tenía un coeficiente de fricción de 3, de hecho se utilizaba para hacer discos de freno, así que parece una incongruencia utilizarlo como material para rozar contra un eje de acero ¿no? Además no tenía ninguna capacidad de evacuar temperatura, eso hacía que el lubricante que acompañaba al amianto en la empaquetadura, desapareciera rápidamente y dejara de hacer su función.
“Lo peor de todo”, después de llevar bastantes años en el mercado, y pese que hacía mucho tiempo que se conocían los aspectos peligrosos de su manipulación, a raíz de una denuncia de una empresa que colocaba placas en el interior de submarinos, que habían padecido unas cuantas muertes por lo que más tarde se conoció como asbestosis, un cáncer que afectaba a los pulmones entre otras dolencias, empezó la debacle y prohibición de utilizar amianto. Básicamente su peligrosidad está en la manipulación de sus fibras en la extracción, en el corte o roturas, y es que sus fibras tienen una forma que al respirarse, se “clavan” en nuestros tejidos, y sobre todo al llegar a los pulmones es imposible de eliminar.

Durante esta época se habían sumado a los lubricantes naturales, la silicona, que no aguantaba mucha temperatura, pero con un gran poder de lubricación.

En el próximo artículo seguiremos con los 80, los 90 y más…

Esta pregunta, requiere unos cuantos artículos como respuesta. De hecho, ahora mismo no sabría decir cuantos artículos haré, pero os puedo decir que existen, libros y libros dedicados en exclusiva a este tema, así que imaginar su importancia.

En la Wikipedia, se cita sobre la corrosión:

…representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos se disuelven 5 toneladas de acero en el mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o picómetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante.

Así que, dentro del campo de la tribología, la corrosión tiene un papel muy importante. Hace tiempo leí, que en un país tan industrializado como E.E.U.U., el 40% de su producción de acero, se destinaba a la sustitución de piezas corroídas (si alguien encuentra una fuente fiable para este dato que tengo en mi cabezota, que me avise… ya sabéis que envío jamones por la ayuda recibida).

Esquema de la electrólisis

Como este es el primer artículo, voy a explicar la base de la corrosión, o sea, la electroquímica (físico-química) de esta reacción que se produce en los metales. Y es que para que exista corrosión, tienen que darse:

  1. un material 1 que se comporte electronegativamente, que se llamará ánodo. Esto significa que tendrá facilidad para ceder o perder electrones.
  2. un material 2 que se comporte electropositivamente, que se llamará cátodo. Esto significa que tendrá facilidad para recoger electrones. (observaréis avispados lectores, la similitud con la definición anterior…menos un par detalles signoficativos jajaja)
  3. un electrolito, que unirá ambos materiales para configurar un circuito cerrado que permita el intercambio de cargas eléctricas, mediante iones aniones (positivos), o cationes (negativos).
  4. una diferencia de potencial, que provocará que el ánodo ceda electrones y se cargue positivamente (oxidación), y el cátodo los reciba y se cargue negativamente (reducción).

En este entorno “tan cargado” (humor finoo, fino), la naturaleza realiza el paso inverso al que el hombre hizo para la obtención y manufactura de metales: de la extracción de óxidos de la naturaleza, se obtienen diferentes metales, y la corrosión, es un retorno del metal a su estado natural, el óxido.

Resumen: teniendo dos metales químicamente diferentes, un electrolito (aire, agua, otro metal…), y un movimiento de electrones (flujo eléctrico) de un metal a otro, tendremos corrosión de algún tipo (veremos que existen muchos tipos).

Explicación para… entenderla

En el territorio ánodo, habitan los “electrones -“; en el territorio cátodo, los “electrones +”. Una empresa llamada El electrolito S.A., se dedica a construir carreteras y caminos, para que sus compañías de taxis (del mismo holding) los  Aniones S.L., y Cationes S.L., transporten electrones de un sitio a otro.

Para que se produzca el efecto comentado, un “electrón -” del ánodo, coge un taxi de Cationes S.L. , y se va hacia el cátodo, y el jefe de aniones S.L. envía un taxi al cátodo a recoger un “electron +” y llevarlo al ánodo. Con esto, el resultado es que el ánodo se ha quedado con un “electrón +”, y el cátodo con el “electrón -“.

A ese intercambio de electrones montados en taxi, se le llama oxidación-reducción, y es el principio de la corrosión.

Corrosión gracias a pepe alfonso

Si te has liado con los taxis y los holdings:

En el territorio ánodo, habitan los “electrones -“; en el territorio cátodo, los “electrones +”. Una empresa llamada El electrolito S.A., se dedica a construir carreteras y caminos, para que sus compañías de taxis (del mismo holding) los  Aniones S.L., y Cationes S.L., transporten electrones de un sitio a otro.

Para que se produzca el efecto comentado, un “electrón -” del ánodo, coge un taxi de Cationes S.L. , y se va hacia el cátodo, y el jefe de aniones S.L. envía un taxi al cátodo a recoger un “electron +” y llevarlo al ánodo. Con esto, el resultado es que el ánodo se ha quedado con un “electrón +”, y el cátodo con el “electrón -“.

A ese intercambio de electrones montados en taxi, se le llama oxidación-reducción, y es el principio de la corrosión.

Artículos anteriores: ¿Qué es la estanqueidad?

Tras todo lo dicho en el artículo anterior ¿qué pensaríais si os digo que la falta de estanqueidad provoca al año millones de euros de pérdidas? Pues sí, es así…

Habitualmente se representa una fuga como un iceberg. La punta que vemos corresponde a la fuga que podemos ver, oler,o sentir (si nos pegamos la hostia), pero por debajo encontramos consecuencias como:

  • costes de mantenimiento. Lo que cuesta arreglar la fuga, incluyendo la mano de obra, equipos, etc.
  • costes de producción. Lo que se pierde de producto en la fuga, y lo que se pierde porque el equipo esta parado.
  • riesgos medioambientales. Si las fugas son ecológicamente peligrosas, podéis imaginar…
  • riesgos de accidente. Una fuga puede provocar accidentes por peligrosidad del producto, por temperatura, por resbalamiento…
  • problemas de calidad. Problemas derivados de la pérdida de cantidad de un componente en el proceso, y por tanto en el producto final, o por la contaminación de un componente sobre otro.
  • aumento del consumo energético. Con fugas, una instalación necesita aumentar la presión, la velocidad, la temperatura…eso significa que tendremos una mayor demanda sobre los equipos, y por tanto un mayor consumo energético…
  • reducir la disponibilidad del equipo. La disponibilidad es un indicador que nos marca el tiempo disponible para producir de un equipo (si esta averiado o fugando, no suele estar disponible).
  • reducción del rendimiento. Los equipos e instalaciones están diseñados para unos parámetros de trabajo (luego los ingenieros montan lo que les da la gana), y siendo generalmente máquinas mecánicas, tienen un rendimiento que mide cuanta de la energía que recibe el equipo, la convierte para nuestro propósito. Las fugas, reducen ese porcentaje drásticamente.

Podría afinar bastante más, pero a grandes rasgos estos són los puntos más fácilmente reconocibles a la hora de evaluar que significa “tener fugas” en una planta. Aunque es posible que me deje alguno, ya sabes…

Espero que a partir de ahora, cuando detectéis una fuga, corráis a repararla, o a buscar ayuda para que lo hagan…

Gracias a wili_hybrid
Gracias a wili_hybrid

El concepto hacker mecánico fue acuñado el 10 de mayo de 2009 por Israel, del blog Cosmocax, un mecánico con aires de grandeza, que edita un blog sobre mecánica e industria, y que esta un poco colgado…

Pues sí, ese podría ser el texto de la entrada en la Wikipedia, cuando el concepto de hacker mecánico (mechanic hacker en inglés), haya causado furor en Internet, y hayan miles y miles de entradas sobre el tema…

Se me ocurrió leyendo sobre hacker informáticos ¿por qué no va a existir un hacker mecánico? En la Wikipedia (tanto en inglés como español), aceptan que el término se está utilizando en otros campos aparte del informático. Así:

Un hacker mecánico es aquella persona que utiliza ingenio y conocimiento para montar o desmontar sistemas mecánicos, para mejorarlos, para sacar piezas para otros sistemas, o simplemente para averiguar cómo se ha fabricado, aun a riesgo de lesión.

Acepto aportaciones para mejorar la definición.

Mechanic hacker is a person who uses his knowledge and inventiveness to assemble or disasseble mechanic systems, to improve it, to recover parts to other systems, or simply to know about how it has been manufactured, even at the risk of injury.

I accept ideas to improve definition

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Antes de empezar, acordaremos entre todos, que la estanqueidad, es una cualidad por la que determinamos si algo tiene fugas o posibilidad de tenerlas, o no. O sea, si tenemos estanqueidad, no hay fugas; si no hay estanqueidad, tenemos fugas… ¡fácil!

Para ayudar a darnos cuenta de la importancia de la estanqueidad, y lo vital que puede llegar a ser, realizaré una analogía con el cuerpo humano (analogía no tiene nada que ver con ano). En nuestro cuerpo tenemos varios sistemas que se dedican al transporte de líquidos, por ejemplo el sistema cardiovascular, que hace circular la sangre por nuestro cuerpo.

En ese sistema, el corazón hace de bomba, igual que en la industria, y su función es introducir continuamente presión en el sistema, igual que en la industria. Sin entrar muy a fondo en anatomía, consideramos que nuestro cuerpo no “fuga” sangre si todo funciona correctamente, igual que en la industria, y que el líquido que se propulsa tiene una serie de funciones que realiza en su recorrido, igual que en la industria. En resumen, tenemos estanqueidad, y, importante, tenemos equilibrio (quedaros con esta frase que será importante). Como consecuencia las cosas funcionan correctamente.

Entonces ¿si nos cortamos en un dedo cortando queso? Adiós a la estanqueidad, y al equilibrio, igual que en la industria (lo siento por la frase, pero es más fácil copiar y pegar que explicar dos cosas a la vez). Si la fuga es pequeña, no habrá problemas, vendrán las plaquetas y repararán, en la industria los llamamos técnicos de mantenimiento y son un poco más grandes que las plaquetas. La consecuencia de una fuga, sin definir niveles, las cosas NO funcionan correctamente.

He pensado en varios ejemplos más allá del corte en el dedo, pero me acercan al gore, y no van a aportar nada.

En la industria, podemos tener fugas por muchas causas, y en muchas instalaciones o equipos, por eso es de vital importancia entender que significa la estanqueidad, y conocer como prevenirla y solucionar, a eso dedicaré algunos artículos.

Un último apunte, la palabra fuga, implica problema, porque es algo imprevisto y incorrecto desde el punto de vista de funcionamiento normal, por lo tanto requiere de acciones.

Ahí va un ejemplo de falta de estanqueidad gracias a UNAI_78.

Artículos posteriores: Más cosas sobre estanqueidad

Artículos anteriores: La hidráulicaLos cilindros

Tras explicaros lo más básico de un cilindro, os comentaré algunas cosillas más sobre el apasionante mundo de los cilindros…

Como os dije, los cilindros aprovechan un propiedad de los fluidos, la incompresibilidad. Casi todos los cilindros que existen en la industria se mueven con aceite, y se denominan hidráulicos; si el fluido de trabajo es aire, se llama neumática. Ambas tienen gran presencia en la industria. Los cilindros pueden ser equipos muy sencillos, o realmente complejos, pero todos tienen un punto en común muy importante debido a que trabajan con fluidos, la estanqueidad. O sea, su punto débil suelen ser los componentes que se encargan de evitar que los fluidos salgan del cilindro o se comuniquen, o los que evitan que partículas entren dentro.

cilindrojuntas

Vamos por partes. Si metemos un fluido a presión por A, para que el vástago del cilindro salga, la junta 1 evita que este se comunique con la otra cámara, y toda su energía se utilice en empujar; mientras tanto, por B va saliendo el fluido, y la junta 2 evita que el fluido se escape también por ahí. Cuando queremos hacer que el vástago del cilindro retroceda, hacemos entrar aire por B, y mientras sale por A, 1 y 2 evitan que el cilindro fugue. Por último, la junta 3 evita que el polvo o suciedad que hay en el ambiente, al depositarse sobre el vástago, acabo entrando dentro del cilindro y lo dañe.

Las juntas 1 y 2 se suelen llamarse juntas, juntas tóricas, collarines o sellos hidráulicos, mientras que 3 suele conocerse como rascador.

Volviendo al inicio, sólo apuntar que la diferencia básica entre las dos técnicas, es que la hidráulica suele utilizarse para grandes presiones de trabajo, a partir de 15 ó 20 bares, y la neumática para presiones de trabajo menores, de 15 bares hacia abajo.

Una variante muy extendida de los cilindros, son los amortiguadores neumáticos, que físicamente pueden ser igual que un cilindro, y que podemos encontrar fácilmente en nuestro entorno: en muebles con puertas abatibles, en algunos electrodomésticos, incluso el famoso muelle de la puerta de la portería de la comunidad, oculta en su interior un pequeño cilindro que evita que la puerta se cierre de golpe.

En el coche tenemos más cilindros todavía, en los portones traseros de los coches solemos tener cilindros amortiguadores que tienen una misión muy importante, facilitar la apertura del portón, y que se abra hasta su tope. Además, como mantienen la presión interna, evitan que nos caiga encima la puerta (en mi caso otro golpe en la cabeza sería fatal).

Y si queréis ver cilindros por la calle, podéis observar por ejemplo los camiones de recogida de basura, cualquier máquina que trabaje en el movimiento de tierras en la obra…

Artículos anteriores: ¿Qué es una empaquetadura?

Vista la primera parte de donde y para que se utilizan las empaquetaduras, vamos a explicar algo sobre ellas.

Las empaquetaduras se componen de:

  1. tipos-de-hilo-peqhilo. Básicamente podremos encontrar tres tipos:
    • Hilado simple. Hecho con fibras cortas (vegetales y minerales), que da como resultado una empaquetadura blanda, porosa, por tanto absorbente, y con baja resistencia a la tracción. Estas fibras suelen ser de lino, algodón, yute, ramio, cáñamo, y durante muchos años, ahora está prohibido, de asbesto (amianto). Aunque veáis la imagen, sería como una hebra de lana…
    • Hilado continuo. Hecho con fibras largas (sintéticas), que da como resultado una empaquetadura poco porosa, y más firme y resistente que la anterior. Pueden ser de politetrafluoretileno (teflón), fibra de vidrio, kevlar o polimetilmetacrilato. Sería como un cable de acero trenzado…
    • Hilado combinado. Pues eso, la combinación del primero con el segundo, para intentar obtener lo bueno de ambas.
  2. trenzado de los hilos. La manera en que trenzamos el hilo, tendrá un efecto directo sobre el comportamiento durante su funcionamiento. Los más típicos:
    • Retorcido (1) . Muy blanda, baja resistencia al desgaste. Se utiliza sólo para baja presión.
    • Trenzado cuadrado (2). Blanda, absorbente, adaptable. No soporta altas presiones y se puede deshilar.
    • Trenza sobre trenza (3) o sobre núcleo (4). Densa pero flexible, puede soportar altas presiones, pero a baja velocidad.
    • Intertrenzado (5). Densa, firme y poco porosa, por tanto bastante resistente.

    tipos-de-trenzado-peq

  3. lubricantes. Este punto es fácil, ya que la misión de los lubricantes es lubricar 🙂 . A veces son partículas sólidas, otras líquidos, pero básicamente pueden ser: mica, grafito, grasa, silicona, politetrafluoretileno (teflón) o aceite.

Hasta aquí, creo que hemos llegado a un buen conocimiento de las empaquetaduras, ahora únicamente me falta explicar para qué se utilizan en industria, y me daré por satisfecho de momento. Así que los objetivos por los que se instalan empaquetaduras son:

  • reducir la fricción entre equipos
  • reducir el desgaste entre el eje y la camisa
  • resistir el ataque químico de productos químicos
  • resistir alta presión
  • resistir la abrasión
  • aguantar la carga del prensaestopas
  • y sobre todo, controlar las fugas

Fijaos que he escrito “controlar las fugas”, y esto es así, porque aunque existen diferentes sistemas, casi todas las empaquetaduras, necesitan fugar para refrigerar el sistema. Por supuesto, en bombas con productos en los que no puede haber fugas, se montan sistemas que permiten refrigerar sin que la fuga esté en contacto con dichos productos. Pero definitivamente, en el transporte y manipulación de productos peligrosos, hoy en día las empaquetaduras ya no son una solución, ni fiable, ni económica, y ya no hablamos de riesgos medioambientales.

Pues ala, sólo me queda explicar como se monta una empaquetadura, varias ejemplos, y arreando, que por lo que pagáis ya está bien…

Pues es el método más antiguo ideado por el hombre para garantizar la estanqueidad en equipos o instalaciones que trabajan con fluidos.

Los egipcios, que fueron bastante listillos para temas de maquinaria, hasta usaban Catia, crearon una especie de trenza retorcida de lino, que recubrían con una grasa animal ¡esa fue la primera empaquetadura! (siento no poder contar con algún testimonio de aquello, Egipto me queda un poco lejos).

En inglés packing. En castellano, empaquetadura es el término aceptado en la RAE. Pero “en la calle” también se le conoce como estopada, si no me equivoco, me imagino que viene del uso que se hacía antaño, con estopa y algún aglutinante para tratar de sellar equipos y evitar fugas. Aún hoy día, en instalaciones de agua y aire (industriales), se utiliza estopa para unir conductos. Eso sí, en equipos industriales, la cosa ha evolucionado mucho. Tanto que casi a día de hoy, la empaquetadura ya se ve como una solución rudimentaria y en desuso para nuevos equipos, aunque en muchos casos es suficiente, eficiente, y más económica que otras soluciones.

Después del dato curioso sobre los egipcios para dar nivel al artículo, quería explicar porqué surgió la necesidad un día de crear la empaquetadura, sobre todo a nivel de equipos industriales, que es donde me voy a centrar. Y creo que la mejor manera es haciendo un croquis, y explicando sobre él:

empaquetadura

Tenemos un motor ACME, que mueve una bomba, la carcasa (pieza rayada) es un compartimento estanco con tres orificio (vaya mierda estanqueidad ¿no?). El primero, por donde entre el líquido a la bomba, indicado con una flecha que sorprendentemente reza “líquido” (no os sorprendáis, lo he escrito yo mismo). El segundo, marcado con el número 1, es por donde esperamos que salga el mismo caudal de líquido que entra,  impulsado por el giro del impulsor que hay en el interior y que es solidario al eje  movido por el motor ACME (vaya lío) ¡¡¡peeeeeeeeeero!!! Tenemos el tercer orificio, el de la discordia, marcado con el número 2, y que existe porque por algún sitio tienen que entran siempre los malos, en este caso el eje. Por ahí vendrán los problemas.

Mecánicamente, entre piezas de acero siempre habrá una fuga de líquido, por microscópica que sea, crecerá. Además, donde hay movimiento y contacto, ya sabemos que aparece el desgaste, que en combinación con la corrosión, que nos falta por ver, es criminal para los equipos. Así que debemos buscar una solución (ver el rótulo a la izquierda de la imagen, el que parece un titular de ofertas del supermercado).

Por suerte en la parte inferior de la imagen tenemos una ingeniosa solución, que lleva muchísimos años en la industria, y que permanecerá otros tantos: un sistema de empaquetadura.

¿Qué hemos hecho?

Hemos agrandado el agujero de la carcasa para el eje, para intercalar entre estos unos cuanto aros de empaquetadura como los de la imagen, que previamente hemos cortado de un rollo semejante al mostrado. Si hemos dejado 10 milímetros a cada lado del eje, pondremos una empaquetadura, normalmente cuadrada, de 10 mm. Como la empaquetadura no es rígida, sino todo lo contrario, se adapta bastante bien al habitáculo  que la contiene. Y el invento finaliza cuando por cada lado del  sistema, pongo dos piezas (las negras), llamadas prensaestopas, que mediante tornillos o cualquier otro sistema, comprimen cada uno de estos aros asegurando la estanqueidad entre estas dos piezas.  Podéis ver a la derecha del sistema, de qué manera se comportará un aro de empaquetadura ante la presión ejercido por ambos lados, esa fuerza que en el dibujo pasa de paralela al eje, a perpendicular al mismo, es la conocida como fuerza de estanqueidad.

gland_packing002
Fuente: Wikipedia

Nuestra bomba puede seguir funcionando, la estanqueidad está asegurada…al menos de momento.

Por último, un último apunte, porque seguiré con unos cuantos artículos más sobre empaquetaduras, pero los tipos de movimiento que solemos sellar con empaquetaduras son:

  • alternativo: sobre todo en cilindros y válvulas
  • rotativo: sobre todo en bombas y turbinas
  • helicoidal: sobre todo en válvulas

movimientos-sellado-empaquetadura

Artículos anteriores: ¿Qué es la tribología?¿Qué es la fricción?El coeficiente de fricción, la lubricación y el hostión¿Qué es el desgaste?El desgaste adhesivo y las prótesis

Con este artículo podremos entender hasta qué punto es importante el estudio de la tribología en la ingeniería, y también en la industria. Debido a que es una técnica que nos permite conocer el estado de un equipo, se han desarrollado ensayos que nos permiten conocer el nivel de desgaste de una pieza que estamos ensayando para predecir como se comportará cuando llegue al “mundo real”, pero también podemos ensayar piezas del “mundo real”, para saber si esta apta para seguir trabajando, o necesitará algún tipo de actuación.

Como analogía, si se diseña un neumático de automóvil, se ensaya su comportamiento en el laboratorio para  observar el desgaste, y predecir el comportamiento de este cuando esté girando montado en nuestro coche; igualmente, cuando el coche ya lleva kilómetros recorridos con esos neumáticos, una observación y análisis (medida) de la geometría de ese neumático nos dirá si podemos seguir circulando o necesitaremos cambiarlo.

Esto que os voy a mostrar son los principios básicos de los ensayos más frecuentes. Para este tipo de ensayos se utilizan máquinas que se denominan generalmente tribómetros.

Ensayo de desgaste abrasivo (Normas ASTM G65 – ASTM G105 – ASTM B611)

ensayo-desgaste-abrasivo

El ensayo típico para el desgaste abrasivo es el llamado “roll paper”, y se trata de un cilindro con papel de lija en la superficie (1), con el que conociendo las condiciones y parámetros del ensayo como velocidad (rpm), tipo de abrasivo, peso de la carga,  etc, podremos conocer el comportamiento posterior del material controlando la masa perdida en la probeta (pieza negra) durante el ensayo. Este ensayo también tiene una variante en la que se utiliza un cilindro o rodillo de goma, y se va tirando un mineral abrasivo (habitualmente sílice), y  controlando igualmente la pérdida de masa en la probeta.

Ejemplos: Aquí uno y aquí otro

Ensayos de desgaste adhesivo

Este ensayo se denomina “pin on disc”, y es similar al anterior. En este caso cogemos una punta del material a ensayar, y lo haremos rozar contra un disco que gira. En este caso volveremos a conocer la carga (fuerza), que estamos aplicando, la velocidad del disco, y los datos del material ensayado, y con todo esto podremos determinar la resistencia al desgaste del material. En función de los materiales a ensayar y las necesidades, se utilizan diferentes formas, una bola (ball on disk), un punzón (pin on disk), o un disco (disk on disk) ¡toma nivelazo de inglés!

Ejemplos: Aquí uno y aquí otro

Por cierto, estoy convencido casi al 100% que en los últimos años deben haber aparecido software relacionado con este tipo de ensayos, que permitan realizar simulaciones y extraer datos, a ver si alguien nos puede aportar algo al respecto.

Digamos que estos son los ensayos que se utilizan en los laboratorios para determinar condiciones de materiales, pero recordar que la tribología va mucho más allá de los laboratorios, y es posible utilizarla a pie de máquina, para conocer y verificar el estado de un equipo, hacer predicciones de una falla, etc.

Por ejemplo, se usan métodos como medir la cantidad de partículas de acero en el aceite de un equipo,  hacer marcas con determinados útiles con el fin de medir las “huellas”, y algunos otros que nos permiten conocer datos del nivel de desgaste al que ha sido sometido un equipo.

El gran “pero” de este tipo de técnicas, es que muchas veces necesitamos que el equipo esté parado, y eso, en muchos tipos de industria en poco probable que se nos permita…

Para los no técnicos o neófitos (me encanta esta palabra, parece muy culta), un pie de rey se limita a ser la extremidad de un Borbón, Hannover, Habsburgo; pero debéis saber que se denomina coloquialmente así, a un instrumento de medición, o calibre, que se utiliza para medir con piezas (estoy llegando a un nivel de humor en el blog…)

Los pies de rey son universalmente utilizados en casi todas las industrias y otros muchos sectores, y además, por diferentes departamentos dentro de las compañías. Así:

  1. control de calidad lo utiliza para verificar dimensiones de la fabricación realizada.
  2. producción lo utiliza para verificar a pie de máquina que lo que se está fabricando está OK.
  3. mantenimiento lo utiliza para regular maquinaria, reglajes, fabricar recambios, comprobar…
  4. ingeniería lo utiliza para medir primeras muestras y homologar (en un caso de fabricación seriada)
  5. y los jefes lo utilizan para discutir entre ellos sobre las décimas que calidad no ha detectado, la tolerancia que ingeniería ha errado, los desviaciones que producción no ha controlado, y los malos ajustes que mantenimiento ha realizado, así que se puede convertir en una peligrosa arma arrojadiza.

Y no podemos olvidarnos de lo estupendo que resulta pasearse por una fábrica con un pie de rey y una hoja en la mano, aunque realmente no se esté haciendo nada… ¿quién no lo ha visto alguna vez?

De pies de rey, existen unos cuantos tipos, pero yo os hablaré del más común, el que hacemos servir para medir exteriores (1), interiores (2), y fondos (3). En la imagen podéis ver un pie de rey totalmente cerrado, donde estaría midiendo 0mm (si es que existe el 0), y debajo el pie de rey después de haber medido “algo” que hacía 10mm.

cerradoabierto

Además, este pie de rey, realiza la lectura directamente sobre una escala. Como ya os puse este enlace, creo que no hace falta explicar como se lee una medida, ya que es muy descriptivo. A parte de estos, existen los pies de rey con reloj, y con pantalla digital (más modernos, más cómodos, más caros y no tiene porqué ser más fiables).

Aquí os muestro qué tipo de mediciones se puede hacer con un pie de rey convencional.

– Midiendo exteriores (15mm):

exterior

– Midiendo interiores (9,6mm):

interior

-Midiendo profundidad o fondos (8,5mm):

mirafondo-1mirafondo-2

Por otro lado, los pies de rey, tienen una precisión, que es función de la calidad de este. Los hay que nos permiten medir con diferentes precisiones, los más típicos son:

  • 0,05mm. Miden 10,50mm – 10,55mm – 10,60mm – 10,65mm – 10,70mm…
  • 0,02mm. Miden 10,50mm – 10,52mm – 10,54mm – 10,56mm – 10,58mm… (el de las fotos es de esta precisión)
  • 0,01mm. Miden 10,50mm – 10,51mm – 10,52mm – 10,53mm – 10,54mm…

¿Sabéis medir con un pie de rey ahora?